通信设备

申请号 CN201380036910.9 申请日 2013-05-13 公开(公告)号 CN104662434A 公开(公告)日 2015-05-27
申请人 杰克创克有限公司; 发明人 R·马林斯;
摘要 一种通信设备(1),其可通过操作来与另一个通信设备(3)进行通信,以便确定这两个设备相对于彼此的 位置 ,该通信设备具有多个天线(5,7,9),并且被配置成从至少一个天线向所述另一个通信设备发射询问 无线电波 信号 (11),所述通信设备被配置成在每一个天线上接收所述另一个通信设备响应于所述询问信号发送的无线电波答复信号;该通信设备包括用于对在每一个天线上接收的答复信号进行处理的处理模 块 ,该处理模块被配置成基于在每一个天线上接收的答复信号的特性来确定所述另一个通信设备所处的方向。
权利要求

1.一种通信设备,该通信设备可通过操作来与另一个通信设备进行通信,以便确定这两个设备相对于彼此的位置
该通信设备具有多个天线,并且被配置成从所述多个天线中的至少一个天线向所述另一个通信设备发射询问无线电波信号
该通信设备被配置成在每一个天线上检测所述另一个通信设备响应于该询问信号发送的无线电波答复信号;
该通信设备包括处理模,用于处理在所述每一个天线上接收的所述答复信号,该处理模块被配置成基于在所述每一个天线上接收的答复信号的特性来确定所述另一个通信设备的方向。
2.根据权利要求1的通信设备,其中所述处理模块可通过操作而在多个采样窗口中采样源自每一个天线的信号,其中用于每一个单独天线的采样窗口在时间上与用于其他天线的采样窗口相偏移。
3.根据权利要求2的通信设备,其中用于每个天线的采样窗口彼此可以完全偏移,由此每次只采样一个天线。
4.根据权利要求2或3的通信设备,其中所述处理模块可通过操作而在超出1GHz的频率上采样源自每个天线的信号。
5.根据前述任一权利要求的通信设备,其中所述处理模块可通过操作而在所述至少一个天线发射询问信号的时段中采样来自其他天线的信号。
6.根据权利要求1-5中任一权利要求的通信设备,其中所述通信设备包括的开关,所述开关用于选择在任一时间向所述处理模块输出哪一个天线的信号以进行采样。
7.根据前述任一权利要求的通信设备,其中所述处理模块被配置成至少部分基于从所述至少一个天线发送询问信号的处理与在每一个天线上接收响应信号的处理之间的时间间隔来确定所述另一个通信设备所在的方向。
8.根据前述任一权利要求的通信设备,其中所述处理模块被配置成至少部分基于在每个天线上接收的信号之间的振幅差来确定所述另一个通信设备所处的方向。
9.根据前述任一权利要求的通信设备,其中所述通信设备被配置成向所述另一个通信设备发射用于指示所述通信设备相对于所述另一个通信设备所处的方向的信号。
10.根据前述任一权利要求的通信设备,其中所述通信设备的天线被配置成在
2.4-2.5GHz的频率上执行传输。
11.根据前述任一权利要求的通信设备,其中每一个询问信号都包括扫频信号。
12.根据权利要求11的通信设备,其中从所述另一个通信设备接收的所述答复信号包括扫频信号。
13.根据前述任一权利要求的通信设备,其中基于在每个天线上接收的答复信号的特性,所述通信设备可通过操作来确定与所述另一个通信设备最为接近的天线。
14.根据权利要求13的通信设备,其中响应于从所述另一个通信设备发送的所述答复信号,所述设备可通过操作来发射第二询问信号;
其中在发射了所述第二询问信号之后,所述通信设备可通过操作来调整所述天线的采样窗口,由此,与其他天线相比,所述处理模块在更长的时间部分采样来自被识别为与所述另一个通信设备最为接近的天线的信号。
15.根据权利要求14的通信设备,其中在接收到所述另一个通信设备响应于所述第二询问信号发送的答复信号时,所述通信设备被配置成重新评估哪一个天线最接近所述另一个通信设备;以及
如果所述通信设备确定现在最接近所述另一个通信设备的是不同的天线,那么所述通信设备被配置成调整所述采样窗口,由此,在从所述通信设备发射了另一个询问信号之后,相比于其他天线,所述通信设备会在更长的时间部分采样来自新近被识别为与所述另一个通信设备最为接近的天线的信号。
16.根据权利要求1-12中任一权利要求的通信设备,其中基于在每个天线上接收的答复信号的特性,所述通信设备可通过操作来确定与所述另一个通信设备最为接近的天线配对
17.根据权利要求16的通信设备,其中响应于从所述另一个通信设备发送的所述答复信号,所述设备可通过操作来发射第二询问信号;
其中在发射了第二询问信号之后,所述通信设备可通过操作来调整天线的采样窗口,由此,与其他天线相比,所述处理模块会在更长的时间部分采样来自被识别为与所述另一个通信设备最为接近的天线配对的信号。
18.根据权利要求17的通信设备,其中在接收到所述另一个通信设备响应于所述第二询问信号发送的答复信号时,所述通信设备被配置成重新评估哪一个天线配对与所述另一个通信设备最为接近;以及
如果所述通信设备确定现在最接近所述另一个通信设备的是不同的天线配对,那么所述通信设备被配置成调整采样窗口,由此,在从所述通信设备发射了另一个询问信号之后,相比于其他天线,所述通信设备会在更长的时间部分采样来自新近被识别为与所述另一个通信设备最为接近的天线配对的信号。
19.根据前述任一权利要求的通信设备,其中所述通信设备被配置成从多个天线发射询问信号。
20.根据权利要求19的通信设备,其中所述通信设备包括复用器,所述复用器用于选择由哪一个天线来发射询问信号以及处理模块在任一时间对哪一个天线进行采样。
21.根据权利要求19或20的通信设备,其中所述通信设备可被配置成为每一个天线指配其自身代码,以便调整从所述天线发射的询问信号的频率。
22.根据权利要求19-21中任一权利要求的通信设备,其中所述通信设备被配置成为每一个天线指定不同的频率或频段,以便发射询问信号。
23.根据前述任一权利要求的通信设备,其中所述通信设备可通过操作来与多个其他通信设备进行通,以及发送至所述其他通信设备中的任一通信设备的询问信号是用特定于所述设备的格式编码的。
24.根据前述任一权利要求的通信设备,其中所述通信设备包括用于显示所述其他通信设备相对于所述通信设备所处的方向的装置。
25.根据前述任一权利要求的通信设备,其中所述通信设备包括至少三个天线。
26.根据前述任一权利要求的通信设备,其中所述天线以平面阵列的方式排列,其中每一个天线都限定了多边形的顶点
27.根据权利要求26的通信设备,其中所述通信设备包括位于正方形的的四个天线。
28.一种用于追踪所关注的物件的位置的系统,该系统包括:根据前述任一权利要求的通信设备以及第二通信设备,所述第二通信设备被配置成接收从所述通信设备发送的询问信号,并且作为响应而向所述通信设备反向发射答复信号。
29.根据权利要求28的系统,其中所述通信设备被配置成从多个天线发射询问信号,其中每一个天线都被指配了自己的代码,以便调制从所述天线发射的询问信号的频率;所述第二通信设备被配置成识别每一个询问信号的格式,并且使用相同的格式来编码相应的响应信号。
30.一种用于追踪第二通信设备相对于具有多个天线的第一通信设备的位置的方法,该方法包括:
从所述第一通信设备的至少一个天线向所述第二通信设备发送询问无线电波信号;
在每一个天线上接收从所述第二通信设备发送的无线电波答复信号;
以及基于在每一个天线上接收的所述答复信号的特性来确定所述第二通信设备所在的方向。
31.根据权利要求30的方法,包括:在多个采样窗口中采样来自每一个天线的信号,其中用于每一个单独天线的采样窗口在时间上与用于其他天线的采样窗口相偏移。
32.根据权利要求31的方法,其中每一个天线的采样窗口彼此可以是完全偏移的,由此每次只会采样一个天线。
33.根据权利要求31或32的方法,包括:以超出1GHz的速率来采样源自每一个天线的信号。
34.根据权利要求30-33中任一权利要求的方法,包括:在所述至少一个天线发射询问信号的同时,对来自其他天线中的每一个天线的信号进行采样。
35.根据权利要求30-34中任一权利要求的方法,包括:至少部分基于从所述至少一个天线发射询问信号的处理与在每一个天线上接收响应信号的处理之间的时间间隔来确定另一个通信设备所处的方向。
36.根据权利要求30-35中任一权利要求的方法,包括:至少部分基于在每一个天线上接收的信号之间的振幅差来确定所述另一个通信设备所处的方向。
37.根据权利要求30-36中任一权利要求的方法,包括:向所述另一个通信设备传送用于指示所述通信设备相对于所述另一个通信设备所处的方向的信号。
38.根据权利要求30-37中任一权利要求的方法,其中所述通信设备的天线是在介于
2.4-2.5GHz的频率上执行传输的。
39.根据权利要求30-38中任一权利要求的方法,其中每一个询问信号都包括扫频信号。
40.根据权利要求39的方法,其中从所述另一个通信设备接收的答复信号包括扫频信号。
41.根据权利要求39-40中任一权利要求的方法,包括:基于在每个天线上接收的答复信号的特性来确定与所述另一个通信设备最为接近的天线。
42.根据权利要求40的方法,包括:
响应于从所述另一个通信设备发送的答复信号,发射第二询问信号;以及在发射了所述第二询问信号之后,对所述天线的采样窗口进行调整,由此,与其他天线相比,在更长的时间部分中采样来自被识别成与所述另一个通信设备最为接近的天线的信号。
43.根据权利要求42的方法,包括:在接收到所述另一个通信设备响应于所述第二询问信号发送的答复信号时,重新评估哪一个天线与所述另一个通信设备最为接近;以及如果确定现在最接近所述另一个通信设备的是不同的天线,则调整所述采样窗口,由此,在从所述通信设备发射了另一个询问信号之后,相比于其他天线,所述通信设备会在更长的时间部分采样来自新近被识别为与所述另一个通信设备最为接近的天线的信号。
44.根据权利要求30-40中任一权利要求的方法,包括:基于在每一个天线上接收的答复信号的特性来确定与所述另一个通信设备最为接近的天线配对。
45.根据权利要求44的方法,包括:
响应于从所述另一个通信设备发送的答复信号,发射第二询问信号;以及在发射了所述第二询问信号之后,对所述天线的采样窗口进行调整,由此,与其他天线相比,在更长的时间部分中采样来自被识别成与所述另一个通信设备最为接近的天线配对的信号。
46.根据权利要求45的方法,包括:在接收到所述另一个通信设备响应于所述第二询问信号发送的答复信号时,重新评估哪一个天线配对与所述另一个通信设备最为接近;以及
如果确定现在最接近所述另一个通信设备的是不同的天线配对,则调整所述采样窗口,由此,在从所述通信设备发射了另一个询问信号之后,相比于其他天线,所述通信设备会在更长的时间部分采样来自新近被识别为与所述另一个通信设备最为接近的天线配对的信号。
47.根据权利要求30-46中任一权利要求的方法,包括:从多个天线发射询问信号。
48.根据权利要求47的方法,其中每一个天线都被指配自己的代码,以便调整从所述天线发射的询问信号的频率。
49.根据权利要求47或48的方法,其中每一个天线都被指配不同的频率或频段,以便发射询问信号。
50.根据前述任一权利要求的方法,包括:在显示装置上显示所述另一个通信设备相对于所述通信设备的方向。
51.一种计算机可读存储介质,其包含了可被计算机处理器执行的指令,以使所述计算机执行根据权利要求30-50中的任一权利要求的方法。

说明书全文

通信设备

技术领域

[0001] 本发明涉及一种通信设备,所述通信设备可通过操作来与第二通信设备进行通信,以便确定这两个设备相对于彼此的位置

背景技术

[0002] 人们往往需要确定无法即时看到的人和/或物件的位置,这种需要激励了若干种电子标签系统的发展。在此类系统中,人们穿戴或者在物件上粘贴了一个电子标签。然后,通过使用无线技术,可以向读取器传达所述标签的位置。
[0003] 通常,这些系统依靠的是使用小型的低功率发射机,例如射频ID标签(RFID标签)。读取器向标签广播信号并且接收来自标签的信号,以便映射其位置。
[0004] 随着无线技术发展的日益复杂,在越来越短的时间范围内定位人或物件已成为可能。实现这一点的系统被称为实时定位系统(RTLS)。虽然此类系统非常有效,但是它们也存在问题。举例来说,如果距离较远,那么此类系统有可能停止运作,或者有可能无法在可接受的精度范围内定位物品。
[0005] 由此,对于开发在家庭和工业中使用的用于定位人和物件的新型追踪技术的需要始终是存在的。

发明内容

[0006] 根据本发明的第一个方面,所提供的是一种通信设备,该通信设备可通过操作来与另一个通信设备进行通信,以便确定这两个设备相对于彼此的位置,
[0007] 该通信设备具有多个天线,并且被配置成从所述多个天线中的至少一个天线向所述另一个通信设备发射询问无线电波信号,
[0008] 该通信设备被配置成在每一个天线上检测所述另一个通信设备响应于该询问信号发送的无线电波答复信号;
[0009] 该通信设备包括处理模,用于处理在所述每一个天线上接收的所述答复信号,该处理模块被配置成基于在所述每一个天线上接收的答复信号的特性来确定所述另一个通信设备的方向。
[0010] 在一些实施例中,该通信设备是手持设备。换句话说,该通信设备小到足以被握在用户的手中以及以用户的手操作。
[0011] 该处理模块可通过操作而在多个采样窗口中采样源自每一个天线的信号,其中用于每一个单独天线的采样窗口在时间上与用于其他天线的采样窗口相偏移。用于每个天线的采样窗口彼此可以完全偏移,由此每次只采样一个天线。
[0012] 该处理模块可通过操作而在大小为所述通信设备与所述另一个通信设备之间交换的信号的载波频率的整数倍的频率上采样源自每一个天线的信号。例如,该处理模块可以在两倍于该采样频率、四倍于该采样频率或是八倍于该采样频率的频率上来采样源自每个天线的信号。
[0013] 如果所述通信设备与所述另一个通信设备之间交换的信号是在一个载波频率段上传送的,那么处理模块可通过操作而在大小为该频段的中间频率或是该频段的最高频率的整数倍的频率上采样源自每个天线的信号。例如,处理模块可以在两倍于该频段中的最高载波频率、四倍于该最高载波频率或是八倍于该最高载波频率的频率上采样源自每一个天线的信号。
[0014] 通常,处理模块是在超出1GHz的频率上采样源自每个天线的信号的。
[0015] 该处理模块可被配置成按顺序采样在每一个天线上接收的信号。
[0016] 该处理模块可通过操作而在所述至少一个天线发射询问信号的时段中采样来自其他天线的信号。
[0017] 所述通信设备可以包括开关,所述开关用于选择在任一时间向处理模块输出哪一个天线的信号以进行采样。
[0018] 处理模块可被配置成至少部分基于从所述至少一个天线发送询问信号的处理与在每一个天线上接收响应信号的处理之间的时间间隔来确定其他通信设备所在的方向。该处理模块可被配置成至少部分基于在每个天线上接收的信号之间的振幅差来确定所述另一个通信设备所处的方向。
[0019] 所述通信设备可被配置成向所述另一个通信设备发射一个用于指示所述通信设备相对于所述另一个通信设备所处的方向的信号。
[0020] 所述通信设备的天线可被配置成在2.4-2.5GHz的频率上执行传输。所述天线可被配置成在带宽为500MHz且范围介于3.1-10.6GHz的超宽频段上执行传输。每一个询问信号都可以包括扫频(chirped)信号。从所述另一个通信设备接收的答复信号同样可以包括扫频信号。
[0021] 响应于从所述另一个通信设备发送的答复信号,所述设备可通过操作来发射第二询问信号。在发射了第二询问信号之后,所述通信设备可通过操作来调整天线的采样窗口,由此,与其他天线相比,处理模块会在更长的时间部分采样来自被识别为与所述另一个通信设备最为接近的天线的信号。在接收到所述另一个通信设备响应于第二询问信号发送的答复信号时,所述通信设备可被配置成重新评估哪一个天线最接近所述另一个通信设备。如果所述通信设备确定现在最接近所述另一个通信设备的是不同的天线,那么所述通信设备可以调整采样窗口,由此,在从所述通信设备发射了另一个询问信号之后,相比于其他天线,所述通信设备会在更长的时间部分采样来自新近被识别为与所述另一个通信设备最为接近的天线的信号。
[0022] 基于在每个天线上接收的答复信号,所述通信设备可通过操作来确定与所述另一个通信设备最为接近的天线配对
[0023] 响应于从所述另一个通信设备发送的答复信号,所述设备可通过操作来发射第二询问信号。在发射了第二询问信号之后,所述通信设备可通过操作来调整天线的采样窗口,由此,与其他天线相比,处理模块会在更长的时间部分采样来自被识别为与所述另一个通信设备最为接近的天线配对的信号。在接收到所述另一个通信设备响应于第二询问信号发送的答复信号时,所述通信设备可被配置成重新评估哪一个天线配对与所述另一个通信设备最为接近。如果所述通信设备确定现在最接近所述另一个通信设备的是不同的天线配对,那么所述通信设备可以调整采样窗口,由此,在从所述通信设备发射了另一个询问信号之后,相比于其他天线,所述通信设备会在更长的时间部分采样来自新近被识别为与所述另一个通信设备最为接近的天线配对的信号。
[0024] 所述通信设备可被配置成从多个天线发射询问信号。所述通信设备可以包括复用器,所述复用器用于选择由哪一个天线来发射询问信号以及处理模块在任一时间对哪一个天线进行采样。从每一个天线发射的询问信号可以用不同的格式编码。所述通信设备可被配置成为每一个天线指配其自身代码,以便调整从所述天线发射的询问信号的频率。所述通信设备可被配置成为每一个天线指定不同的频率或频段,以便发射询问信号。
[0025] 所述通信设备可通过操作来与多个其他通信设备进行通信。发送至其他通信设备中的任一通信设备的询问信号可以是用特定于所述设备的格式编码的。
[0026] 所述通信设备可以包括一个用于显示其他通信设备相对于所述通信设备所处的方向的装置。
[0027] 所述通信设备可以包括至少三个天线。这些天线可以以平面阵列的方式排列,其中每一个天线都限定了多边形的一个顶点。所述通信设备可以包括位于正方形的的四个天线。
[0028] 根据本发明的第二个方面,所提供的是一种用于追踪所关注的物件的位置的系统,该系统包括:根据前述任一权利要求的通信设备以及第二通信设备,所述第二通信设备被配置成接收从所述通信设备发送的询问信号,并且作为响应而向所述通信设备反向发射答复信号。
[0029] 该通信设备可被配置成从多个天线发射询问信号,其中每一个天线都被指配了一个自己的代码,以便调制从所述天线发射的询问信号的频率。所述第二通信设备可被配置成识别每一个询问信号的格式,并且使用相同的格式来编码相应的响应信号。
[0030] 根据本发明的第三个方面,所提供的是一种用于追踪第二通信设备相对于具有多个天线的第一通信设备的位置的方法,该方法包括:
[0031] 从所述第一通信设备的至少一个天线向所述第二通信设备发送一个询问无线电波信号;
[0032] 在每一个天线上接收从所述第二通信设备发送的无线电波答复信号;
[0033] 以及基于在每一个天线上接收的答复信号的特性来确定所述第二通信设备所在的方向。
[0034] 该方法可以包括在多个采样窗口中采样来自每一个天线的信号,其中用于每一个单独天线的采样窗口在时间上与用于其他天线的采样窗口相偏移。每一个天线的采样窗口彼此可以是完全偏移的,由此每次只会采样一个天线。该方法可以包括:以超出1GHz的速率来采样源自每一个天线的信号。
[0035] 该方法可以包括:在所述至少一个天线发射询问信号的同时,对来自其他天线中的每一个天线的信号进行采样。并且该方法可以包括:至少部分基于从所述至少一个天线发射询问信号的处理与在每一个天线上接收响应信号的处理之间的时间间隔来确定另一个通信设备所处的方向。此外,该方法可以包括:至少部分基于在每一个天线上接收的信号之间的振幅差来确定所述另一个通信设备所处的方向。
[0036] 该方法可以包括向所述另一个通信设备传送一个用于指示所述通信设备相对于所述另一个通信设备所处的方向的信号。
[0037] 该方法可以包括:基于在每个天线上接收的答复信号的特性来确定与所述另一个通信设备最为接近的天线。该方法可以包括:响应于从所述另一个通信设备发送的答复信号来发射第二询问信号。在发射了第二询问信号之后,对天线的采样窗口进行调整,由此,与其他天线相比,在更长的时间部分中采样来自被识别成与所述另一个通信设备最为接近的天线的信号。如果确定现在最接近所述另一个通信设备的是不同的天线,则可以对采样窗口进行调整,由此,在从所述通信设备传输了另一个询问信号之后,相比于其他天线,该通信设备在更长的时间部分采样来自新近被识别成与所述另一个通信设备最为接近的天线的信号。
[0038] 该方法可以包括:基于在每一个天线上接收的答复信号的特性来确定与所述另一个通信设备最为接近的天线配对。该方法可以包括:该方法可以包括:响应于从所述另一个通信设备发送的答复信号来发射第二询问信号。在发射了第二询问信号之后,对天线的采样窗口进行调整,由此,与其他天线相比,在更长的时间部分中采样来自被识别成与所述另一个通信设备最为接近的天线配对的信号。如果确定现在最接近所述另一个通信设备的是不同的天线配对,则可以对采样窗口进行调整,由此,在从所述通信设备传输了另一个询问信号之后,相比于其他天线,该通信设备在更长的时间部分采样来自新近被识别成与所述另一个通信设备最为接近的天线配对的信号。
[0039] 该方法可以包括:从多个天线发射询问信号。每一个天线都可被指配自己的代码,以便调整从所述天线发射的询问信号的频率。并且每一个天线可被指配不同的频率或频段,以便发射询问信号。
[0040] 该方法可以包括:在显示装置上显示所述另一个通信设备相对于所述通信设备的方向。
[0041] 根据本发明的第四个方面,所提供的是一种通信设备,其中该通信设备能与另一个通信设备进行通信,以便确定这两个设备相对于彼此的位置,
[0042] 所述通信设备具有多个天线,并且所述多个天线中的每一个天线都被配置成向所述另一个通信设备发射一个询问无线电波信号,以及接收来自所述另一个通信设备的相应的无线电波答复信号;
[0043] 所述通信设备包括用于对在每一个天线上接收的答复信号进行处理的处理模块;
[0044] 所述处理模块被配置成基于在每一个天线上接收的答复信号的特性来确定所述第二通信设备所在的方向。
[0045] 处理模块可被配置成基于从每一个天线发送询问信号的处理与在该天线上接收相应答复信号的处理之间的时间间隔来确定所述另一个通信设备所在的方向。该处理模块可被配置成至少部分基于从每一个天线发送的信号与在每一个天线上接收的信号之间的振幅差来确定所述方向。
[0046] 该处理模块可被配置成基于在每一个天线上接收的信号的特性来确定所述通信设备与所述另一个通信设备之间的距离。该处理模块可被配置成基于从每一个天线发送询问信号的处理与在该天线上接收相应答复信号的处理之间的时间间隔来确定所述通信设备与所述另一个通信设备之间的距离。
[0047] 所述通信设备的天线可被配置成按顺序执行针对所述另一个通信设备的传输。
[0048] 天线可被配置成响应于从所述另一个通信设备发送的答复信号来发射另一个询问信号。在每一轮询问中,处理模块可被配置成对在每一个天线上接收的合成的答复信号进行采样。该处理模块可被配置成基于在若干轮询问中接收的答复信号来确定方向。
[0049] 在一些实施例中,所述通信设备包括用于监视所述通信设备的移动的装置。作为示例,该装置可以包括加速度计或陀螺仪。此类装置可以用于补偿所述通信设备的移动。例如,如果另一个通信设备的位置没有改变,但是所述通信设备发生了旋转,那么可以确定旋转的程度,并且转而可以重新计算所述另一个通信设备所处的方向,而不必向所述另一个通信设备发送更多的询问信号。
[0050] 从多个天线中的不同天线发送的询问信号可以具有不同的扫频速率。从第二通信设备接收的信号同样可被扫频。作为示例,通过使用扫频处理,可以帮助提升信号的带宽,并且减小干扰对发射信号的影响。
[0051] 在一些实施例中,处理模块被配置成至少部分基于从每个天线发送的扫频信号与在每个天线上接收的扫频信号之间的线性度来确定方向。
[0052] 在一些实施例中,所述通信设备能与多个第二通信设备进行通信,并且确定每一个第二通信设备相对于所述通信设备的位置。为了避免来自每一个第二通信设备的信号之间出现干扰,发送至任一第二通信设备的询问信号可以用特定于所述设备的格式来编码。同样,所述通信设备可被配置成识别以不同格式编码的响应信号,并且将这些信号与特定的设备相关联。
[0053] 根据本发明的第五个方面,所提供的是一种追踪第二通信设备相对于具有多个天线的第一通信设备的方法,该方法包括:
[0054] 从多个天线中的每一个天线向所述第二通信设备发送询问无线电波信号;
[0055] 在每一个天线上接收来自第二通信设备的相应无线电波答复信号;以及[0056] 基于在每一个天线上接收的答复信号的特性来确定第二通信设备所在的方向。
[0057] 在一些实施例中,该方法包括:基于从每一个天线发送询问信号的处理与在该天线上接收相应答复信号的处理之间的时间间隔来确定第二通信设备所在的方向。
[0058] 在一些实施例中,该方法包括:至少部分基于从每一个天线发送的信号与在每一个天线上接收的信号之间的振幅差来确定所述方向。在一些实施例中,该方法包括:基于在每一个天线上接收的信号的特性来确定第一通信设备与第二通信设备之间的距离。在一些实施例中,该方法包括:基于从每一个天线发送询问信号的处理与在该天线上接收相应答复信号的处理之间的时间间隔来确定第一通信设备与第二通信设备之间的距离。
[0059] 在一些实施例中,该方法包括:响应于从第二通信设备接收的答复信号,发射另一个询问信号;
[0060] 在每一轮询问中,对在每一个天线上接收的合成的答复信号进行采样;以及[0061] 基于在数轮询问中接收的答复信号来确定所述方向。
[0062] 根据本发明的第六个方面,所提供的是一种用于追踪所关注的物件的位置的系统,该系统包括第一和第二通信设备;
[0063] 第一通信设备具有多个天线,并且所述多个天线中的每一个天线都被配置成向第二通信设备发射一个询问无线电波信号,以及接收来自第二通信设备的相应的无线电波答复信号;
[0064] 第一通信设备包括用于对在每一个天线上接收的答复信号进行处理的处理模块;
[0065] 该处理模块被配置成基于在每一个天线上接收的答复信号的特性来确定第二通信设备所处的方向。
[0066] 在一些实施例中,第二通信设备被配置成识别每一个询问信号的格式,并且使用相同的格式来编码相应的响应信号。
[0067] 在一些实施例中,第一和第二通信设备可以包括用于确定所述设备高出地面的高度的传感器。例如,第一和第二通信设备中的每一个和都可以包括相应的气压计。作为示例,通过将气压计读数从第二通信设备传送到第一通信设备,第一通信设备可以确定这两个设备之间的高度差。所述高度信号可以是用一个或多个用以确定第二通信设备相对于第一通信设备的位置的相同天线传送的。传感器信息可作为具有特定编码的信号来传送,然后,处理模块可以将其辨认成是涉及第二通信设备的高度的信息。
[0068] 根据本发明的第七个方面,所提供的是一种计算机可读存储介质,其包含了可被计算机处理器执行的指令,以使计算机执行根据第三或第五方面的方法。附图说明
[0069] 现在将参考附图来描述本发明的实施例,其中:
[0070] 图1显示的是根据一个实施例的通信设备的示意图;
[0071] 图2显示的是由图1的通信设备发射和接收的信号序列;
[0072] 图3显示的是由图1的通信设备的天线发射和接收的信号的时间线
[0073] 图4显示的是由计算设备的接收机在不同时间窗口中采样图3所示的信号的示例;
[0074] 图5显示的是图1的通信设备的组件以及第二通信设备的组件,其中图1的通信设备是从所述第二通信设备接收响应信号的;
[0075] 图6显示的是图5所示通信设备的组件的更详细的视图,其中包括用于选择对来自哪一个天线的接收响应信号进行采样的开关;
[0076] 图7显示得是如何使用图6的开关来切换不同天线的示例;
[0077] 图8显示的是根据另一个实施例的通信设备的组件;
[0078] 图9显示的是可通过操作来与图8所示的设备进行通信的第二通信设备的组件;
[0079] 图10显示的是根据一个实施例的由通信设备发射和接收的扫频询问信号和响应信号的示例;
[0080] 图11显示的是由通信设备的接收机在不同的时间窗口中对图10所示的扫频信号进行采样的示例;
[0081] 图12显示的是根据一个实施例的通信设备的示意图,其中天线是以平面阵列的形式排列的;
[0082] 图13显示的是由图12的通信设备发射和接收的信号的序列;
[0083] 图14显示的是由通信设备的接收机在不同的时间窗口中对图13所示的信号进行采样的示例;
[0084] 图15显示的是由通信设备的接收机在不同的时间窗口中对图13所示的信号进行采样的另一个示例;
[0085] 图16显示的是用于限定图14和图15所示的采样窗口的流程图步骤;
[0086] 图17显示的是根据另一个实施例的通信设备的组件;
[0087] 图18显示的是由图17的通信设备发射和接收的信号的序列;
[0088] 图19显示的是如何使用图17的开关来切换不同天线的示例;
[0089] 图20显示的是在一个实施例中由通信设备的天线发射和接收的信号的时间线;
[0090] 图21显示的是根据另一个实施例的通信设备的组件;
[0091] 图22显示的是包含了根据一个实施例的通信设备的手持移动电话
[0092] 图23显示的是根据一个实施例的正被使用的图22的手持移动电话;
[0093] 图24显示的是在无线网络上使用根据一个实施例的通信设备来广播与第二通信设备的位置相关的信息的示例;以及
[0094] 图25显示的是在网络上使用根据一个实施例的通信设备来向台式计算机广播与第二通信设备的位置相关的信息的示例。

具体实施方式

[0095] 图1显示的是根据本发明一个实施例的通信设备1的示意图。
[0096] 在该实施例中,该通信设备充当了用于追踪位于其远端的第二通信设备3的位置的追踪设备。第二通信设备充当的是可用于标识人或物件的位置的识别标签。所述第二通信设备可以形成人们穿戴的配饰的一部分(例如手表、手镯或衣着用品)。作为替换,如果人们希望追踪某个物件或资产的位置,那么可以将第二通信设备粘贴在或嵌入该物件或资产。
[0097] 第一通信设备1包括第一天线5、第二天线7以及第三天线9,并且这其中的一个或多个天线通过广播射频信号形式的询问信号11来与第二通信设备进行通信。在该实施例中,第一通信设备包括单个的独立单元,即所述第一通信设备中的每个天线可被包含在相同的单个壳体内或者从该相同的单个壳体伸出。
[0098] 询问信号可被理解成是在某个空间区域广播的无线电波信号,其目的是引发来自位于该空间区域中的某个位置的另一个设备的响应信号。该询问信号包括用于显示由第一通信设备内部的时钟测得的从所述第一通信设备发射所述信号的时间的数据。
[0099] 第二通信设备包括自己的天线13,所述天线接收询问信号,并且作为响应广播自身的射频信号。与询问信号相同,响应信号同样包括用于指示由第二通信设备内部的时钟测得的从所述第二通信设备发射所述信号的时间的数据。一旦第一、第二和第三天线接收到响应信号,则可以使用该响应信号来确定第二通信设备相对于第一通信设备所在的方向。
[0100] 在图2中示出了用于从第一通信设备发射询问信号以及从标签3接收响应信号的例示序列。
[0101] 图2A显示的是由第一天线5发射第一询问信号15的第一时刻。该询问信号自身包含短脉冲的无线电波。在该阶段,第二通信设备3尚未接收到来自第一通信设备的信号。因此,第二通信设备当前是不活动的。
[0102] 图2B显示的是在第二通信设备接收到询问信号之后的后续时间点的两个通信设备。在接收到来自第一通信设备的询问信号之后,作为响应,第二通信设备现在开始广播其自身的信号17。所述响应信号的前沿刚刚到达第一天线5。现在,第一天线本身不再执行传输,并且切换到接收和处理响应信号的接收模式。虽然响应信号17尚未到达所述第二或第三天线7、9,但是第二和第三天线7、9也会接收标签正在发射的信号。
[0103] 图2C显示的是一个更晚的时间点。现在,第二通信设备已经结束发射第一响应信号17。在第一通信设备上,响应信号仍旧入射到第一天线5,与此同时,该响应信号的前沿业已到达第二天线7。尽管如此,响应信号仍未到达第三天线9。
[0104] 图2D显示的是一个更晚的时间点。现在,第一天线5已经接受该响应信号,并且所述第一天线不再检测响应信号。该响应信号的后沿现在已经到达第二天线7,同时其前沿现在已经到达第三天线9。因此,第二和第三天线会在该时间点检测到响应信号,而第一天线则不会。
[0105] 图3显示的是在图2中的每个天线上接收的信号的时间线。在时间点t0,第一天线开始广播询问信号31(在这里用虚线显示)。在t1,第一天线结束传输询问信号。在t2,天线开始检测标签发送的响应信号32。该响应信号(在这里用实线显示)具有持续时间T。间隔t0-t2的长度反映的是以下各项的总和:i)询问信号从第一天线到达标签所耗费的时间,ii)标签处理询问信号以及广播响应信号所耗费的时间,以及iii)响应信号从标签到达第一天线所耗费的时间。由此,间隔t0-t2提供了关于第一天线与标签之间的距离的指示。在响应信号的持续期间T中,第一天线将会持续接收该响应信号。
[0106] 第二天线最早会在时间t3开始检测响应信号,比第一天线略晚。与之前一样,间隔t0-t3提供了第二天线与标签之间的距离的指示。间隔t0-t3大于t0-t2,由此反映出第二天线与标签之间的距离大于第一天线与标签之间的距离的事实。此外,由于响应信号在其到达第二天线时已被分散在较大体积的空间中,因此,与在第一天线上接收的信号相比,第二天线接收的信号的振幅相对较小。
[0107] 继第一和第二天线之后,第三天线在时间t4开始检测响应信号。与之前一样,间隔t0-t4提供的是第三天线与标签之间的距离的指示。所述间隔t0-t4要大于间隔t0-t2以及t0-t3,由此反映出第三天线与标签之间的距离既大于第一天线与标签之间的距离又大于第二天线与标签之间的距离的事实。同样,与在第一天线和第二天线上接收的信号相比,第三天线接收的信号的振幅相对较小。
[0108] 在本实施例中,第一通信设备被配置成在不同时间点对在每一个天线上检测的信号执行采样。该处理可以通过参考图4来理解,其中图4显示的是用于每一个天线的采样窗口。当在t0发射了初始询问信号之后,第一通信设备被配置成在第一时间窗口序列中的每个序列上采样在第一天线上检测到的信号。在图4中将每一个窗口都显示成一个阴影区域,并且是通过用40a、40b和40c标记的三个区域来例示这些窗口的。同样,第一通信设备被配置成在第二时间窗口序列中的每个序列上对在第二天线上检测的信号进行采样,并且这些时间窗口序列是用阴影区域41a、41b和41c例示的。第一通信设备还被配置成在第三时间窗口序列42a、42b和42c中的每个序列上对在第三天线上检测的信号进行采样。在本示例中,每个窗口都具有相同的持续时间w。然而在其他实施例中,每个窗口的和/或窗口之间的间隔的持续时间可以是不同的。例如,在不同的天线之间以及在用于单个天线的窗口序列中,时间窗口和/或窗口之间的间隔的持续时间是可以改变的。
[0109] 如图4所示,每个天线的采样窗口在时间上是相互偏移的。换言之,用于对第一天线检测到的信号进行采样的窗口序列(用区域40a、40b和40c例示)在时间上与用于对第二天线检测到的信号进行采样的窗口序列(用区域41a,41b和41c例示)偏移,并且该窗口序列转而与用于对第三天线检测到的信号进行采样的窗口序列(用区域42a、42b和42c例示)偏移。由此,通信设备在任一时间都会对在单个天线上检测的信号进行采样。
[0110] 通常,该设备配置成以GHz的速率来对每个天线进行采样。换言之,所述设备从对一个天线上的信号进行采样移动到对下一个天线上的信号进行采样的频率是超过1GHz的。由此,采样窗口的宽度w约为1ns或更小。同时,询问和响应信号的持续时间通常约为1~10μs(应该指出的是,出于说明目的,在图4中并没有按比例绘制采样窗口的宽度以及询问/响应信号的持续时间)。
[0111] 接收机能够基于测量得到的天线传输与其首次在其中一个采用窗口中检测到响应信号的时间之间的间隔来计算距离信息。通过关联用于相应天线的响应信号的振幅和/或到达时间之间的差值,可以建立与第二通信设备的位置有关的信息。
[0112] 图5显示的是关于第一通信设备501和第二通信设备502中的组件的更详细的视图。
[0113] 除了第一天线503、第二天线505以及第三天线507之外,第一通信设备还包括用于产生从第一通信设备广播的射频询问信号的信号生成器509。该第一通信设备还包括被配置成对从第二通信设备接收的响应信号进行处理的接收机511和复用器513。所述复用器用于协调对在每个天线上检测到的信号执行采样的处理。经过接收机处理,信号将被发送到信宿(sink)514。
[0114] 第二通信设备具有自己的天线515,并且该天线与接收机517相耦合。所述第二通信设备接收的询问信号将被输入信号处理器519。一旦处理该询问信号,则处理器将会促使第二通信设备自身的信号生成器521产生响应信号,然后则从第二通信设备的天线广播该响应信号。
[0115] 第一和第二通信设备中的每一个均由相应电池523、525供电。在一些实施例中,第二通信设备未必由电池供电,而是可以充当从第一通信设备实际传送的无线电波信号中汲取电的无源组件。
[0116] 以下参考附图6来对本实施例中的复用器的功能进行说明。第一天线经由馈送端527a与信号生成器509相连,以便将广播给标签的询问信号传递至第一天线。此外,这三个天线中的每一个天线还具有用于将相应天线上接收的信号传递至接收机511的输出馈送端529a、529b、529c。每一个输出馈送端529a、529b,529c都与复用器513相连。该复用器本身包括一个开关531,用于在这三个输出馈送端中选择一个将被输入所述接收机的输出馈送端。通过切换不同的输出馈送端,所述开关能使接收机依次采样每个天线接收的信号。
[0117] 接收机511与信号生成器509进行通信,以便确定何时从设备发射询问信号。据此,接收机能够确定发射询问信号的处理与在不同天线上接收响应信号的处理之间的延迟。
[0118] 图7显示的是复用器实际如何工作的示例。图7A显示的是由第一天线发射询问信号701的第一时间点。与此同时,所述标签响应于先前询问信号产生的响应信号正好到达第一通信设备。当前,开关531被设置成将第二天线的输出馈送端529b连接到接收机511。因此,在该时间点,接收机被设置成对第二天线接收的信号进行采样。第一或第三天线均未经由开关531与接收机相连。因此,虽然第一和/或第三天线也可以检测到来自标签的响应信号,但是此时在第一通信设备中只会采样和处理入射至第二天线的响应信号。
[0119] 图7B显示的是在较晚的时间点时第一通信设备的配置。在这里,接收机现在被设置成对第三天线接收的信号进行采样。同时,第二天线现在处于与图7A中的第三天线相似的状态。所述第一天线不再发射询问信号,并与第二天线处于相似的状态。
[0120] 由此,复用器实际充当高速开关,其用于限定可供接收机采样和处理的来自每个天线的信号的窗口。
[0121] 图8显示了这样一个实施例,其中第一通信设备包括用于对天线发射和接收的信号进行处理的频率调制器533和解码器535。在该示例中,频率调制器533可用于调制信号生成器509产生的信号的频率。该频率调制器还可以使用原始信号来产生频率随时间变化的扫频信号。例如,所述信号的频率既可以随时间增加,也可以随时间减小。在本示例中,信号带宽约为80MHz,其范围介于2.4~2.5GHz(也就是说,在扫频信号中,载波频率会从其2.4GHz的低频端变化到接近2.5GHz的高频端)。扫频输出信号被传递至其中一个天线,然后,该天线会开始将所述信号作为询问信号来进行广播。
[0122] 图9显示的是可用于与图8所示的通信设备交换信号的第二通信设备的示例。与图5中显示的示例相似,第二通信设备包括接收机517,信号处理器519以及信号生成器521。在本示例中,第二通信设备还包括用于解码从第一通信设备接收的信号的解码器537,以及对回送至第一通信设备的响应信号进行编码的频率调制器539。解码器537可用于识别存在于询问信号中的编码。然后,通过使用频率调制器,可以用相同的代码或相关联的代码来编码随后产生的响应信号。
[0123] 再次参考图8,解码器535可用于解码从第二通信设备接收的信号。与上文中描述的实施例一样,复用器的开关531可用于选择其中一个天线,以便对从该天线接收的信号进行采样。此外,通过使用频率调制器应用的初始代码来处理第二通信设备发送的信号,所述解码器还能够恢复该信号。
[0124] 图10显示的是询问信号和响应信号(从标签发送)的频率如何随时间变化的示例。图10A显示的是从其中一个天线发送的询问信号的频率如何随时间改变的示例。图10B显示的是信号的即时频率在时间上的变化。如图10B所示,该信号显现出线性扫频;换言之,该信号的频率是随时间线性增加的。
[0125] 图10C显示的是响应于图10A所示的初始询问信号而从第二通信设备发送的扫频响应信号的一个示例。该响应信号同样显现出扫频。然而,如图10D所示,扫频信号的即时频率不再随着时间线性增长,而是非线性改变的。扫频本身的线性度变化提供了一个可用于确定与所述标签的位置有关的信息的参数。
[0126] 图11显示的是如何通过比较不同采样窗口中检测到的信号的频率来检测扫频信号的频率调制的示例。举例来说,参考第一天线的时间线,作为频率扫频的结果,响应信号中在较早时间窗口113a中采样的部分111a与在较晚的时间窗口113b中采样的部分111b具有不同的频率分量。同样,在第二和第三天线各自的时间窗口中从所述第二和第三天线采样的响应信号部分(其中包括频率分量)也是互不相同的。
[0127] 概括地说,这里描述的实施例试图确定标签相对于第一通信设备所处的方向。该方向信息是通过从每个天线上检测的响应信号中提取数据(振幅,到达时间,频率调制等等)以及将其相互比较来获得的。就这一点而言,天线布局的实际几何形状可以提供关于标签位置的线索。
[0128] 在一个示例中,天线可以采用平面阵列的形式排列,在该阵列中,天线限定了多边形的顶点。例如,所述天线可被排列在三角形的三个点上,或者可以将四个天线排列在正方形或矩形的顶点上。通过考虑在多边形的相邻顶点上检测到的响应信号,第一通信设备可以增强其对响应信号的检测,由此允许其“瞄准”标签位置。
[0129] 现在将参考图12-图15的示例来对如何实现该处理进行说明。图12显示的是可以在根据另一个实施例的第一通信设备中使用的天线布置。在该示例中,第一通信设备包括排列在正方形的角上的四个天线A1、A2、A3和A4。
[0130] 图12A显示的是处于第一时间点的天线配置,其中天线A1正在发射询问信号1201。图12B显示的是处于较晚时间点的设备,其中标签1203已经接收到询问信号,作为回报,所述标签现在正在发射响应信号1205。所述设备可以发射后续的询问信号,以便瞄准标签并追踪其移动。
[0131] 图13显示的是从设备发射的询问信号以及反向从标签接收的响应信号的时间线。以t0为开始,设备从天线A1发射第一询问信号1301。在t1,天线A1开始检测标签响应于第一询问信号所发送的信号1303。此后不久,相同的响应信号1303在t2到达天线A4。天线A2是在t3检测到响应信号1303,是检测到响应信号1303的第三个天线。然后,天线A3是在t4接收到响应信号的最后一个天线。由此,天线接收响应信号的时间与其各自相对于标签的距离是对应的。此外,天线A2和A3与标签的距离相对更远,与所述天线A2和A3检测到的响应信号相比,天线A1和A4检测到的响应信号的振幅相对较大。
[0132] 在t5,所述设备发射第二询问信号1305。此后,第一天线在t6接收第二响应信号1307。第二响应信号1307稍晚在t7到达天线A4,并且之后在t8到达天线A2。从图13中可以看出,通信设备首先记录来自天线A1的响应信号1303,由此能够推断出该标签此刻最接近天线A1(信号的振幅同样可用于推断出天线A1最接近所述标签)。在后续几轮的询问/响应中,设备可以采用新的策略来对每个天线上接收的信号进行采样。特别地,一旦识别出天线A1是最接近标签的天线,那么通信设备此后可以选择增大天线A1处于“接通”的时间部分,也就是增大将天线A1选定为接收机的输入的时间。通过执行该处理,可以将设备调谐至响应信号最强的天线,由此有助于将通信设备与标签之间的通信强度最大化。
[0133] 图15显示的是用于图14中的响应信号序列的例示采样策略。与之前一样,阴影区域代表的是选择特定天线作为接收机的输入的时段。在发射了第一询问信号1301之后,设备开始循环使用这四个天线,由此依次采样来自每个天线的信号。在所显示的示例中,首先在天线A1的第二个采样窗口中检测到了响应信号,之后不久在天线A4的第二个采样窗口中检测到了响应信号。在天线A2上,所述设备只在该天线的第五个采样窗口中检测到了响应信号,并且类似的是,在天线A3,所述设备只在该天线的第六个采样间隔中检测到了响应信号。在整个时间过程中,每一个天线都是以相同频率采样的,其中采样窗口之间的间隔为y。
[0134] 在一定间隔之后,天线A1发射第二询问信号1305(在所显示的示例中,虽然是天线A1在执行传输,但是所述设备会继续采样天线A2、A3和A4上的信号)。在发射了第二询问信号1305之后,天线A1返回接收模式。现在,在从第一响应信号中确定天线A1是最接近标签的天线之后,这时将会改变采样策略,由此通过牺牲其他天线A2、A3和A4而在更长的时间中对天线A1进行采样。如图14所示,在发射了第二询问信号1305之后,第一天线的采样窗口被设置成具有增大的持续时间s,同时,针对其他天线的采样将不再那么频繁,并且采样窗口之间的间隔将从y增大到z。
[0135] 所述设备继续采样来自天线A2、A3和A4的信号(虽然不再那么频繁),以便确保标签没有移动并且现在也并未更接近于其他三个天线。如果标签相对于通信设备移动且天线A1不再是最接近标签的天线,那么,由于在其他天线中的其中一个天线上接收的响应信号的振幅将会相应地增大,因此,所述设备将会检测到这种情形。如果发生这种变化,那么设备随后可以采用以上针对天线A1所描述的方式来选择更频繁地对新近识别的最接近的天线进行采样。
[0136] 除了图14显示的采样策略之外,其他采样策略也是可行的。图15显示了采样策略的一个示例,在该示例中,所考虑的是具有最强响应信号的天线配对,而不是图14所示的具有最强响应信号的单个天线。
[0137] 与之前一样,在从天线A1发射了询问信号之后,第一通信设备开始循环使用这四个天线,由此依次采样在每一个天线上检测到的信号。与之前一样,通信设备将天线A1记录成成是用于接收来自标签的响应的第一个天线,并且将天线A4记录成是接收来自标签的响应的第二个天线。如果在后续采样窗口中确认在天线A1和A4上接收到响应信号,并且尚未在天线A2和A3上检测到信号的存在,那么通信设备能够确定该标签必然位于天线A1与A4之间。据此,通信设备现在会通过集中在天线A1和A4以及更频繁地采样这些天线的信号来细化采样处理;在发射了第二询问信号1305之后,通信设备会以减少对来自天线A2和A3的信号的采样为代价而开始交替地采样来自天线A1和A4的信号。通过增加在天线A1和A4上采样信号的频率,通信设备能够提升来自这些天线的信噪比,由此允许其精确地瞄准标签所在的位置。
[0138] 与之前一样,由于标签或第一通信设备相对于彼此会发生移动,因此,构成与标签“最为接近的配对”的两个天线是有可能随时间改变的。由此,在本示例中,当第一通信设备增大从指定天线配对执行采样处理的频率时,虽然不再那么频繁,但是该设备还会继续周期性地对来自另外两个天线的信号进行采样,以便检查标签相对于设备是否有移动(在图15中将其显示成是用于天线A2和A3的连续采样窗口之间的增大的间隔z)。如果设备开始在较早的间隔中检测到来自与当前被识别成“最接近的天线配对”不同的天线配对的信号,那么该设备可以转而增大从新近识别的天线配对执行采样处理的频率,同时减小从其他天线执行采样处理的频率。
[0139] 在图16的流程图中概述了在为不同天线选择采样策略的过程中使用的步骤序列。当在步骤S1601中发射了第一询问信号之后,通信设备将会开始循环使用每一个天线,以便检测这些天线接收的信号(步骤S1603)。在步骤S1605,设备确定哪一个天线(或天线配对)最接近标签。然后,该设备发射第二询问信号,并且此后将会增加用于对来自被识别成最接近标签的天线或天线配对的信号执行采样处理的时间部分(步骤1607)。
[0140] 在步骤S1609,基于响应于第二询问信号所接收的信号,所述设备确定当前选择的天线或天线配对是否仍旧最接近标签。如果是的话,则设备发射新的询问信号,并且继续在比其他的一个或多个天线更长的时间中采样所述天线或天线配对(步骤S1611)。此后,该方法返回至步骤S1609,并且该处理将被重复执行。如果步骤1609的结果为否,也就是说,从标签接收的响应于在先询问信号的信号表明该标签与通信设备的相对位置发生了变化,并且该标签现在更接近于不同的天线或天线配对,那么该序列前进至步骤S1613和S1615。在这里,通信设备将会识别最接近于标签的天线或天线配对,并且会相应地调整采样方法。
然后,该序列返回至步骤1609,并且将会重复执行。
[0141] 在上述示例中,第一通信设备被配置成从单个天线发射询问信号。然而,询问信号未必仅仅由一个天线发射。现在将对由第一通信设备中的一个以上的天线发射询问信号的示例进行描述。通过从多个天线发射信号,可以提高信噪比,并且可以将可供询问信号传播的空间区域最大化,由此增大设备的有效范围。
[0142] 图17显示的是根据本实施例的第一通信设备1700中的组件的视图。该配置与图6所示的配置相似,但是复用器1703现在包括分别与信号生成器1701和接收机1709耦合的第一开关1705和第二开关1707。第一开关1705可用于在三个天线输入馈送端1711a、
1711b、1711c中选择一个天线输入馈送端,以便向其转发所生成的信号。由此,第一开关将会确定在某个时间应该由这三个天线中的哪一个天线来广播询问信号。该复用器的第二开关1707与三个天线的输出馈送端1713a,1713b,1713c相连,并且用于在这三个输出馈送端中选择一个输出馈送端,以作为接收机1709的输入。
[0143] 图18显示的是本实施例中的源于第一通信设备1700和标签1800的例示传输序列。以图18A为开始,在该图显示的第一时刻,第一天线1715正在发射第一询问信号1801,然而第二天线1717和第三天线1719当前并未执行传输。在这个阶段,标签1800尚未接收到来自任一天线的信号。因此,标签1800当前是不活动的。
[0144] 图18B显示的是在标签接收到第一询问信号1801之后的较晚时间点的两个通信设备。在接收到第一询问信号之后,作为响应,第二通信设备现在开始广播自身的信号1803。现在,第一天线1715自身已经停止执行传输,而是改为切换到了可供其接收和处理标签发射的响应信号的接收模式。
[0145] 图18C显示的是响应信号1803进一步前进至所述通信设备的第三时刻。此时,第二天线1717已经切换到传输模式,并且现在正在广播自己的询问信号1805。
[0146] 图19显示的是图17的复用器在实践中如何工作的示例。在图19A显示的时间点,第一天线是作为发射机活动的;第一开关705被设置成将第一天线的输入馈送端连接到信号生成器1701,以便将信号生成器产生的信号定向到第一天线,并且将其作为询问信号来进行广播。同时,第二开关被设置成将第二天线的馈送端连接到接收机。由此,接收机被设置成对第二天线接收的信号进行采样。与此同时,第三天线不与任一开关相连。因此,虽然第三天线也可能在接收第二通信设备发射的信号,但是此时在第一通信设备中只会采样和处理第二天线接收的信号。
[0147] 图19B显示的是复用器在较晚时间点的配置。在这里,第一和第二开关均已改变其配置。第一开关现在被设置成将信号生成器连接到第二天线的输入馈送端,而第二开关被设置成将接收机连接到第三天线的输出馈送端。由此,在图19B所示的时间点,第二天线正在发射询问信号,而接收机则被设置成对第三天线接收的信号进行采样。与此同时,第一天线现在处于与图19A中的第三天线相似的状态;虽然第一天线能够接收第二通信设备发射的信号,但是接收机当前只对第三天线接收的信号进行采样。因此,此刻不会对第一天线接收的信号进行处理。
[0148] 图20显示的是在一个实施例中,由第一通信设备的天线发射和接收的信号的例示时间序列。为了清楚起见,在这里只显示了来自第一和第二天线的信号,并且这两个天线是在单独轴线上表示的。
[0149] 如顶部轴线所示,第一天线在时间t1发射第一询问信号。随后,第二天线在t2广播第二询问信号。由此,间隔t1-t2代表了源于这两天线的传输在时间上的偏移。
[0150] 在适当的时候,第二通信设备接收到第一天线发射的第一询问信号,并且广播一个响应信号,在时间t3,第一天线接收到该响应信号。由此,在图6中被表示为T1的间隔t1-t3代表了第一询问信号到达第二通信设备所耗费的时间与随后而来的响应信号到达第一天线所耗费的时间的总和。
[0151] 在时间t4,第一天线已经回复传输模式并且发射新的询问信号。在t5,仍旧处于接收模式的第二天线从第二通信设备接收它的第一个响应信号(也就是第二通信设备响应于在t2发射的第二询问信号所发射的信号)。由此,在图20中被表示成T2的间隔t2-t5代表的是第二询问信号到达第二通信设备所耗费的时间与随后而来的响应信号到达第二天线所耗费的时间的总和。由于T2长于T1,因此能够断定,与第二天线相比,第二通信设备更接近于第一天线。
[0152] 随后,第二天线切回到传输模式,并且在时间t6发射新的询问信号。第一和第二天线分别在t7和t8接收来自第二通信设备的后续响应信号。与之前一样,与第二天线相比,用于第一天线的询问信号和响应信号之间的间隔相对较短。
[0153] 除了每一个响应信号的到达时间之外,响应信号的振幅同样可以提供与标签位置有关的信息。举例来说,如图20所示,第一和第二天线全都广播具有相同振幅的信号。然而,与第二天线接收的响应信号相比,第一天线接收的响应信号的振幅相对较大。由于第二天线离标签更远,因此,在第二天线上接收的响应信号的振幅相对较小;由此,在响应信号到达第二天线之前,该响应信号被分散在了较大体积的空间中。
[0154] 接收机处理模块可以基于测量得到的天线传输处理与从第二通信设备接收到响应信号的处理之间的间隔来计算距离信息。通过关联相应天线的响应信号振幅和/或到达时间之间的差值,可以建立与第二通信设备的位置相关的信息。
[0155] 图21显示的是根据另一个实施例的第一通信设备中的组件,其中该实施例结合了图8和图18中显示的实施例的特征。
[0156] 与图8显示的示例一样,第一通信设备包括用于对天线2115、2117、2119发射和接收的信号进行处理的频率调制器2121和解码器2123。在该示例中,频率调制器2121可用于对信号生成器2101产生的信号的频率进行调制。此外,频率调制器2121还可以使用原始信号来产生频率随时间变化的扫频信号。作为示例,该信号的频率既可以随时间增大,也可以随时间减小。在本示例中,频率调制器提供的带宽约为80MHz,其范围介于2.4-2.5GHz(换言之,扫频信号中的载波的频率可以从2.4GHz的低频端变成接近于2.5GHz的高频端)。每一个天线可被指配一个自己的编码,并且该编码将会确定信号频率随时间变化的精确方式。每一个天线既可以使用整个80MHz的带宽来进行传输,也可以使用80MHz的可用波段内的特定频段。例如,从每个相应天线发射的信号的载波频率可以跨越总共80MHz的可用带宽内的不同的20MHz频段。
[0157] 信号生成器产生的信号会通过若干端口2125a、2125b、2125c之一而从复用器传送至频率调制器,其中所述每一个端口都与不同的天线相对应。频率调制器能够基于哪一个端口处于活动状态来确定开关配置,这由此转而指示了其在某个时刻希望从哪一个天线进行传输。
[0158] 在确定了用于传输的天线之后,频率调制器2121使用该天线特有的编码来对信号执行编码。例如,频率调制器依照所选天线特有的预定格式来促使信号频率随时间变化。经过调制输出的信号被传递到所考虑的天线的输入馈送端,然后,该天线开始将所述信号作为询问信号来进行广播。
[0159] 由此,每当复用器开关中的第一开关选择新的天线来进行广播时,都可以使用特定的编码来对该天线发射的信号执行编码,其中所述编码是用该信号的频率变化表示的。由此,每一个天线所广播的询问信号可以具有所该天线特有的特定频率变化。
[0160] 图21所示实施例中的第一通信设备可用于与图9所示的通信设备交换信号。在该示例中,第二通信设备的解码器可用于辨认该询问信号中存在的编码。然后,频率调制器可用于以相同编码或相关联的编码来对随后而来响应信号执行编码处理。由此可见,第二通信设备广播的信号可以依照用于广播初始询问信号的天线而具有不同的格式。
[0161] 再次参考图21,第一通信设备的解码器2123可用于对从第二通信设备接收的信号进行解码。与上述实施例一样,复用器开关2107可用于选择一个天线,以便对从所述天线接收的信号进行采样。解码器与第二开关的输出相连,并且能够确定当前采样的接收信号来自哪一个天线。所述解码器2123能够通过使用频率调制器应用的初始编码来处理从第二通信设备发送的信号,由此恢复该信号。
[0162] 图22显示的是如何可以在移动电话2200之类的电器中引入第一通信设备的一个示例。作为示例,第一通信设备可以作为智能电话的一部分来引入。在该实施例中,所述第一通信设备是作为至少局部包围了电话2200的保护套或保护罩2201提供的。其他配置也是可行的。例如,包括天线在内的第一通信设备的组件可被集成在电话自身内部。
[0163] 在这个实施例中,来自第一通信设备的数据被上传至电话本身,然后,电话可以显示第二通信设备相对于所述电话的位置。在图23中显示了一个示例,该示例显示的是具有视觉显示屏2301的智能电话2300,作为示例,该显示屏可用于显示包括路标在内的图像。该电话包括一个用于识别第二通信设备2303所处方向的追踪设备。一旦确定了第二通信设备的位置,则将所述信息上传至电话,以便在屏幕上显示该信息。例如,电话可以显示第二通信设备相对于用户2307的位置2305,由此指示用户要想到达第二通信设备所要行进的方向。
[0164] 在一些实施例中,追踪设备能在无线网络上向另一个追踪设备发送与识别标签位置相关的信息。图24显示了一个在移动电话网络上发射位置信息的示例。
[0165] 更详细地说,图24的移动电话网络包括一系列的六边形小区2400a、2400b、2400c,其中每一个小区均由与交换机2403相连的相应基站2401a、2401b、2401c提供服务。
第一通信设备2405(追踪设备)位于该网络中的某个小区2400a,并且与位于该网络中的另一个小区2400c的第二通信设备(识别标签2407)配对。这两个小区之间的距离会导致识别标签位于第一追踪设备的范围以外;所述识别标签将无法接收第一追踪设备发送的询问无线电信号
[0166] 第二追踪设备2409与识别标签位于相同小区。所述第二追踪设备与第一追踪设备具有相同功能,并且处于识别标签的范围以内。由此,第二追踪设备能够通过使用在上文中结合在先实施例论述的相同方法来确定标签2407所处的方向。在确定了识别标签所处的方向之后,第二追踪设备能够通过在移动电话网络上进行传输而将该信息传递给第一追踪设备。这样,即使标签位于第一追踪设备的询问信号的范围之外,第一追踪设备也能推断出该标签的位置。
[0167] 在替换实施例中,如图25所示,追踪设备可以将位置信息传递至计算机工作站。在该示例中,追踪设备2500与识别标签2501进行通信,以便确定识别标签相对于追踪设备的位置。然后,追踪设备可以通过网络连接2505将该位置信息传送到计算机2503,作为示例,该网络连接可以是无线的。计算机本身可以具有能够显示标签位置的桌面应用。作为示例,该设计可以在建筑物中实施(养老院,医院,疏散场所等等)。通过添加建筑物或区域地图,可以显示标签在环境中的位置。
[0168] 虽然在这里描述了某些实施例,但是这些实施例只是作为示例提出的,其并未限制本发明的范围。实际上,这里描述的新颖方法、设备和系统是可以用多种形式实施的。例如,虽然在如上所述的众多实施例中,第一通信设备主要充当追踪设备而第二通信设备充当的是识别标签,然而这些角色是可以反转的,对于第一通信设备来说,它同样可以充当识别标签。在这里,追踪设备可以通过广播一个询问信号来发起与识别标签(第一通信设备)的通信。然后,在接收到询问信号时,识别标签可以开始实施循环使用多个天线中的每一个天线来进行传输的处理,与此同时,追踪设备会从其天线提供必要的响应信息。在这样的实施例中,标签将会确定追踪设备所处的方向。该标签会该信息传递至追踪设备,追踪设备转而可以反转处理该信息,以便确定标签相对于追踪设备的位置。由此,用于确定标签/追踪设备彼此相对位置的电子设备可被收容在标签或追踪设备的任一个中。
[0169] 在其他实施例中,第一通信设备可以同时充当追踪设备和识别标签。例如,第一通信设备可以提供指示其位置的响应信号,以及向其他标签发出询问信号;作为示例,该处理可以允许两个各自具有自己的标签/追踪设备的人协调其移动,以便在某个位置会合。
[0170] 在不脱离本发明的实质的情况下,针对这里描述的方法和系统的形式方面的各种建议、置换和变化都是可行的。附加权利要求及其等价物旨在覆盖落入本发明的范围和实质以内的此类形式或修改
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